科学家揭示珊瑚的高温驯化适应机制 让“适者生存”加速上演,为珊瑚提供应对气候变化路径******
科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径。尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。
——江雷 中国科学院南海海洋研究所助理研究员
◎本报记者 何 亮
珊瑚作为一种海洋生物,因其缤纷的色彩、特殊的生存方式而受到人们的关注。珊瑚对生存环境的变化较为敏感、对生存环境的要求较为苛刻,气候变化影响下的水温升高会导致大量珊瑚白化死亡。
近日,生态学期刊《分子生态学》在线发表了由中国科学院南海海洋研究所黄晖团队领衔完成的论文,揭示了珊瑚应对气候变暖的驯化适应及其生理和分子机制。论文共同第一作者、中国科学院南海海洋研究所助理研究员江雷在接受科技日报记者采访时表示:“这项研究有助于我们正确认识珊瑚对海水升温的适应潜力,为人类保护珊瑚礁提供了正面、积极的启示。”
孵幼型珊瑚,礁体上的“拓荒者”
长期以来,珊瑚除了因为五彩斑斓的色彩而备受人们关注,关于它还有一个问题常常令人困惑——珊瑚究竟是动物,还是植物?
事实上,珊瑚是动物,是一种较低等的刺胞动物。珊瑚之所以色彩斑斓,是因为其体内生活着一种微小的藻类——虫黄藻。虫黄藻可以通过光合作用为珊瑚提供能量,保证珊瑚的生存。如果珊瑚失去虫黄藻,就会饿肚子,最终因没有能量来源而饿死。
珊瑚与虫黄藻复杂的共生关系,不仅关乎珊瑚的生存,也是科研人员研究的重点。此次研究中,黄晖研究团队主要研究的珊瑚种类是孵幼型鹿角杯形珊瑚。
“孵幼型鹿角杯形珊瑚比较特殊,是‘先锋物种’,这也是我们选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象的一个原因。当一个生态系统受到破坏或者干扰的时候,‘先锋物种’是最早出现的一类生物。‘先锋物种’就像‘拓荒者’一样,率先开启了生态演替和重塑生物群落的旅程。”江雷表示,“因为发育快,繁殖能力强等原因,一旦有新的合适生存环境出现,孵幼型鹿角杯形珊瑚的幼虫会最先长到礁体上开拓生存环境,并对礁体进行相应改造。之后才会有其他的生物相继进驻这一生存环境。”
选择孵幼型鹿角杯形珊瑚作为研究对象,另一个重要的原因是其对环境的适应类型。江雷介绍,在自然界,生物对环境的适应有两种不同类型:一种类型称作表型可塑性适应,即生物的生理过程是弹性可变的,生物通过调整机能适应环境变化;另一种类型称作进化适应(又称遗传适应),即生物在许多世代中由自然选择进行演化、筛选,最终完成对环境变化的适应。
“我们选择表型可塑性适应来进行研究,是因为对这种适应类型的研究时间周期较短,容易捕获研究结果,显现成果差异。”江雷表示。孵幼型鹿角杯形珊瑚的繁殖方式是体内受精,幼体在母体内发育,发育成为幼虫之后,再由母体排出体外。孵幼型鹿角杯形珊瑚排放出来的幼虫发育周期在1个月左右,是卵生型珊瑚的十分之一。
开展对比实验,揭示生理调节机制
在中科院南海海洋研究所的实验室里,一排排灯光格外显眼。光线照射下,颜色各异的珊瑚生活在人工营造的生态系统里。江雷等科研人员对孵幼型鹿角杯形珊瑚的驯化实验也正是在这里进行。
“在野外,珊瑚生存的正常水温是29摄氏度。我们通过温控系统,将珊瑚缸中的水温以每天约0.5摄氏度的速度进行提升。大约一个星期后,珊瑚缸中的水温会升至32摄氏度,并保持此温度。此次研究中的孵幼型鹿角杯形珊瑚幼虫,正是在上述高温环境中完成在母体珊瑚体内的发育和出生。”江雷说。
在长达1个月的研究中,科研人员观察到了很多现象。经过高温驯化后,孵幼型鹿角杯形珊瑚母体的代谢受到了不利影响,不仅光合作用降低,还发生了白化现象。可是,驯化组子代幼虫的表现却不一样,与对照组子代幼虫相比,经过高温驯化的子代幼虫能适应更高的水温,其最适生存温度有了明显提升,对高温的适应性得到了增强。江雷表示:“这说明,仅仅一个月的驯化就对子代幼虫的表型产生了较为明显的影响。”
仅凭一组数据,尚不足以得出定论。接下来,科研人员又进行了交叉移植实验。科研人员分别将经历了驯化组的幼虫和对照组的幼虫置于对照温度与高温环境。对比的结果与此前的结论较好地吻合,证明珊瑚母体的热驯化缓解了高温对子代幼虫的不利影响。
“上述现象背后,是珊瑚幼虫生理状态的调整。”江雷表示,在驯化之后,幼虫的虫黄藻的光合活性与光合速率得到了提高。幼虫的虫黄藻变得更强大,对高温的适应能力也更好。与此同时,幼虫的呼吸消耗降低了。这就意味着,幼虫能在获得更多营养物质的同时,支出更少的能量消耗。
“这一生理调节机制对珊瑚幼虫来说,可谓是大有裨益。”江雷表示,处于浮游阶段的幼虫,能量物质的补充全部依赖于虫黄藻的光合作用。如果生产得多且消耗得少,幼虫的能量储备就会更加充足,也会利于其生存。
此次研究中,科研人员还发现,驯化后的珊瑚幼虫中负责从虫黄藻转移脂类、糖类和氨基酸等营养物质的宿主转运蛋白基因表达也发生了显著上调,与此前发现的相关生理机制相符。
发挥科技力量,提供更多拯救路径
在气候变化影响导致水温升高、威胁珊瑚种群生存的当下,我们能否利用科技找到更多拯救珊瑚种群的路径?
“在气候变化越发明显的当下,每一次海洋热浪事件都相当于对珊瑚的一次驯化。”江雷表示,在未来,野外环境中的驯化事件及其引发的适应效应将会越来越多。
在我国,珊瑚修复工作正在如火如荼地展开。借助中国南海相对于其他珊瑚生活海域位置偏北的地理位置优势,我国科研人员在三亚、西沙等潮间带浅水区的极端生境中寻找能够存活下来的珊瑚,并将它们移植到实验室进行选育扩繁,最终把这些珊瑚再次回植到天然的生境中。
“此次研究的孵幼型鹿角杯形珊瑚,也来自生境恶劣的潮间带。”江雷表示,在海底种珊瑚与在陆地上植树造林有一定的相似之处,却比在陆地上植树造林辛苦得多。科研人员要背着数十斤重的装备在水底打桩固定,水下失重的环境也让工作难度大大提升。
此次研究的论文通讯作者、中国科学院南海海洋研究所热带海洋生物资源与生态重点实验室研究员黄晖介绍,截至目前,南海海洋研究所共建设了40亩苗圃,一年可产出约7万株珊瑚苗;还建设了300亩的修复区,扭转了实验依靠野外采苗的现状。目前,科研人员播种到海床的珊瑚苗均出自人工培育。
“尽管科研人员在不遗余力地设法保护珊瑚,但是导致珊瑚种群生存困难的根本问题在于当前气候变化速度过快。”江雷表示,科学研究正在为珊瑚寻找应对气候变化的新路径,而解决根源问题,即降低碳排放,避免气候变化速度过快,才能更好地保护珊瑚。
辽宁沈阳牡丹社区——举措惠民生 服务暖民心******
辽宁沈阳牡丹社区——
举措惠民生 服务暖民心(新时代新征程新伟业)
“今天早餐咋样?”早晨不到7点半,辽宁省沈阳市皇姑区三台子街道牡丹社区党委书记王晖走进社区老年餐厅,一边刷卡买饭,一边向正在用餐的老人们打招呼。“味道好,还便宜。”几位老人很是认可。
“下午盛京医院医生来社区义诊,大伙儿别忘了去。”王晖叮嘱。见有老人带着孙辈来吃饭,她又上前说道:“社区‘四点半课堂’新开了水墨画免费课程,小朋友有兴趣可以去听听。”
今年8月17日,习近平总书记来到牡丹社区考察时指出,老人和小孩是社区最常住的居民,“一老一幼”是大多数家庭的主要关切。我国已经进入老龄化社会。要大力发展老龄事业和老龄产业,有条件的地方要加强养老设施建设,积极开展养老服务。未成年人健康成长事关国家和民族未来,事关千千万万家庭幸福安康。社区要积极开展各种公益性课外实践活动,促进未成年人身体健康、心理健康、心灵健康。
牢记习近平总书记嘱托,牡丹社区着力加强“一老一幼”服务,提升社区服务功能,让居民获得感成色更足、幸福感更可持续、安全感更有保障。
老年餐厅 就餐放心
“大爷大妈开饭了,有黑米粥、茶叶蛋、炒土豆丝、大枣馒头……”7时15分,牡丹社区居民微信群里,社区老年餐厅厨师张万里上传了刚刚录制的小视频。
看到信息,71岁的居民孙兴月带着保温饭盒走向餐厅。“一人6元钱,早餐管够。”孙兴月说,“老伴常年生病卧床,全靠我照顾,没工夫做饭。老年餐厅帮了我们大忙。”
“咱社区已经建成40多年了,现有3000多户居民,老年人比例超过40%。老年人中,空巢老人比例也超过40%。不少老人年迈体弱,对他们来说,做一日三餐是个很重的负担。”王晖说,2021年7月,牡丹社区引入第三方机构,开设了老年餐厅,推出适合老年人的少油、少糖、少盐、口感软糯的菜品。
“刚开始是一荤两素,现在一餐有五六个菜可以选择。”孙兴月说,不仅菜品更加丰富,前不久还增设了晚餐,“以前我家的晚餐,经常是把留出来的午餐热一热。”
“习近平总书记在党的二十大报告中强调,‘采取更多惠民生、暖民心举措,着力解决好人民群众急难愁盼问题’。这也是我们社区工作的根本遵循。不少老年人希望提供晚餐服务,我们就跟第三方机构协商,增加了晚餐。还有一些行动不便的老年人提出,希望提供送餐服务,我们也采纳了。”王晖说。
“安大爷,晚上吃点什么?有土豆炖牛肉、炒菜花……”下午4点多,社区养老服务中心工作人员打电话询问居民安国祥。
“两荤一素一汤,你们看着搭配吧。”电话那头,传来安国祥的声音。老人今年83岁,老伴身体不好,得知老年餐厅开展送餐服务,他马上办了月卡,线上点餐,配送上门。
半小时后,安国祥从送餐人员手中接过热乎乎的晚餐,“一共11元,便宜又省心。”
目前,牡丹社区在老年餐厅就餐的居民,已从最初的每天二三十人增加到200多人。
居家养老 服务周到
理发,每次按0.5小时结算;助浴,每次按2小时结算;室内清洁,每次按1.5小时结算……其中,重度失能老年人每月可免费享受服务时长45小时;中度和轻度失能老年人每月可免费享受服务时长30小时;80周岁以上老年人以及计划生育特殊家庭中的70周岁以上老年人,每人每月给予3小时免费居家养老服务——在牡丹社区养老服务中心,墙上展板展示着政府购买居家上门服务内容和补贴标准。
今年以来,沈阳市着力优化居家养老服务供给模式,以60周岁以上的低保户、低收入家庭、分散供养特困人员和80周岁以上老年人等为服务对象,在200个试点社区开展政府购买居家养老服务。牡丹社区是试点社区之一。
安国祥和老伴均已年过八旬,两人每月可享受共6小时的免费居家养老服务。“昨天,我选了室内清洁服务,养老服务中心工作人员当天就上门打扫卫生。”安国祥说,“你们看,家里多干净。”
倡导志愿者与31户社区老年困难家庭结对帮扶,为社区45名孤寡老人提供每日走访服务……开展试点工作之际,牡丹社区主动作为,针对特殊困难老人推出更多关爱服务。王晖介绍:“今年以来,社区安排社工和网格员每天走访孤寡老人,掌握健康情况。”
眼看着天要下雪,王晖记挂74岁的孤寡老人单书清,吃罢午饭就拨通了她的电话。挂了电话,裹上羽绒服,王晖来到单书清家。“天快下雪了,您出门要注意保暖。”王晖叮嘱完,又问,“您的智能手环弄好了没?”
单书清捋起袖子,露出手腕上崭新的智能手环:“好啦!昨天社工过来就帮我整好啦,能测血压、看时间和一键呼救。有急事就呼你们。”
从单书清家出来,王晖来到社区养老服务中心,点开社区智慧养老信息平台,在健康数据查询一栏输入单书清的名字,电脑屏幕上立即显示出相关数据:高压127毫米汞柱,低压79毫米汞柱;心率74次/分钟;血氧98%……“我们为每一位孤寡老人配备了智能手环,社区工作人员能够第一时间掌握老人的健康动态。”王晖说。
教育课堂 陪伴成长
翻滚、侧旋、穿过障碍物、点刹着陆,一气呵成。在牡丹社区党群活动中心二楼大厅,9岁的栾家瑞操作航空模拟飞行设备,控制飞机完成一个又一个技术动作。在他身旁,还有11名孩子,每人都在操作一台设备。“我很喜欢航模课程,最近学会了操作新机型,有空就来练。”栾家瑞说,自己的梦想是当一名飞行员。
来自皇姑区航空实验小学的科技教师李岩,正在一旁指导。“社区邀请我们在这里开设航空模拟飞行课程,一周两次,报名的孩子越来越多。”李岩说。
二楼小教室里,3排6张长桌上,笔墨纸砚已备好,12名孩子目不转睛地盯着老师,不时抬起小手,模仿着运笔着墨的动作。教室外墙上张贴着课程表:绘画、书法、篆刻……
7岁的张凯博正读小学一年级,这是他第一次参加水墨画课程。“孩子愿意学,我们也想培养他的兴趣爱好。这个课堂确实好。”他的妈妈吴云告诉记者。
学校放学,社区“开学”。5年前,牡丹社区免费开设幸福教育课堂,为社区特困家庭、双职工家庭等儿童提供课业托管、兴趣培养等公益课程,被居民们称作“四点半课堂”。
“我们邀请大学教授、中小学老师和志愿者来为孩子们免费讲课,社区3到12岁的孩子都能报名。如今已开设20多门课程,累计有近万人次上课。”王晖介绍。
习近平总书记在牡丹社区考察时指出,小康梦、强国梦、中国梦,归根到底是老百姓的“幸福梦”。
“我们将继续做好‘一老一幼’服务工作,采取更多惠民生、暖民心举措,和大家一起建设更加美好的家园。”展望未来,王晖充满信心。 (人民日报 记者 辛 阳 刘佳华)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)